浅析旧桥加固改造技术
2011-12-08 来源：作者：林彦军 刘鹏 来源：中国鸣网
近年来，随着我国经济的快速发展，对公路交通运输的需求越来越大。在公路事业蓬勃发展的同时，已运营30年左右的各类桥梁由于当时设计荷载标准较低，且长期经受着交通量、荷载等级的不断提高及自然环境的腐蚀，大部分的病害及缺陷日益严重，影响制约着公路顺畅及交通运输的需要。因此，危、旧桥的加固这种技术上可行，经济上合理的举措对我省公路的可持续发展具有十分重要的意义。
通过大量的实践与理论研究，广大桥梁工程技术人员已经总结出许多行之有效的加固改造技术，如能对其加以正确应用，不但可以提高旧桥的承载能力、刚度和耐久性，相对于重建新桥还可以节约大量的建设资金。因此，旧桥加固的关键就是根据其不同的缺陷与病害，采取不同的加固技术，对症下药．达到事半功倍之效。
1、公路旧桥检测的内容
1.1、旧桥检查
桥梁检查的目的在于通过对桥梁的技术状况、缺陷和损伤进行全面、细致、深入的现场检查，查明缺陷或潜在缺陷的损伤的性质、所在部位、严重程度及发展趋势，弄清产生缺陷、损伤的原因，以便正确评价桥梁质量及其承载能力，为桥梁加固和改造设计提供具体技术资料。
1.2、荷载试验评定
荷载试验评定是对桥梁结构物进行直接加载测试的一项科学试验工作，可直接了解桥梁在试验荷载作用下的实际工作状态及一些理论上难以计算部位的受力状态，判别桥梁结构的安全承载能力和使用条件；也可以确定理论上无法考虑的因素，如使用材料的匀质性、不同龄期的不同力学特性和修建质量等对结构受力的影响。此外，荷载试验还常常有助于发现在一般性桥梁检查中难以发现的隐蔽病害。试验部位的选择，应在能够较全面反映桥梁纵横向性能的部位，以便于能通过试验获得符合实际的、需要的数据。
2、旧桥加固改造的途径
对旧病危桥的加固维修，首先是判断和鉴定原桥目前的受力情况，然后是结合加固方案对加固之后的承载能力进行计算和分析，具体可采取以下几种途径：
2.1、改变结构图式
如变简支梁为连续梁，变简支梁为撑架、刚架，变悬臂梁为连续梁等，这样可使控制弯矩降低。
2.2、外力减荷
施加与荷载效应相反的外力，如采用体外预应力。
2.3、内力调节
在外荷载不变情况下，通过结构措施使每一受力单元（如每块板，每片梁）的分布内力减小。如增强横向联系而减小横向分配系数，降低荷载分布内力。
2.4、增大断面
增大断面增加了原结构的承载能力，同时也会因此而加大了自重，自重加大产生的内力增量会抵消结构承载能力的提高。此外，增大断面还需克服一个障碍，即新增结构面积与原有结构的界面能否良好结合，确保新老两部分面积是否能很好协同受力。因此这种方案的有效程度较低，但由于它直观，容易被接受。
3、旧桥加固改造的技术方法与措施
3.1、下部结构加固改造方法与措施
3.1.1、扩大基础加固法
适用于基础埋置太浅或承载力不足，且墩台是砖石或混凝土刚性实体基础时的情况。当构造物基础具有较大的不均匀沉降，且地基土质比较坚实时，可采用此法进行加固。当基础扩大部分底部的地基承载力不足时，可采取在基础扩大部分下打入一定数量的桩以提高地基承载力。扩大基础加固时，要采取适当措施以确保新旧基础的整体连接。
3.1.2、增补桩基加固法
适用于墩台桩基础深度不足，或由于水流冲刷使桩基础发生倾斜的情况。
3.1.3、钢筋砼套箍或护套加固法
适用于桥梁墩台由于基础埋深不够，或因施丁质量控制不严等原因导致墩台开裂破损，如出现贯通裂缝等，可采用钢筋混凝i围带或钢箍进行加固。如墩台损坏严重，存在严重裂缝及大面积表面破损、风化和剥落等病害时，则可采用围绕整个墩台设置钢筋混凝土护套的方法进行加固。
3.1.4、桥台新建辅助挡土墙加固法
适用于桥台背墙水平力太大，引起桥台倾斜的情况。
3.1.5、人工地基加固
当基础下面的地基十松软而不能承受很大荷载，或上层二虽好但深层土质不良引起基础沉陷时，可采用人工地基加固方法，以提高基础的承载能力。
3.2、上部结构加固改造方法与措施
3.2.1、粘贴钢板加固
用环氧树脂系列黏结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉缘或薄弱部位，使之与原结构物形成整体共同受力。此法可用于提高桥梁上部结构的抗弯及抗剪承载力，同时可在一定程度上提高结构刚度，减小挠度。提高截面的抗裂度。但由于钢板厚度有阻，一股不超过1cm，因而它对刚度的提高效果并不显著，如果能与加大截面法联合应用，则加固效果犒大大提高。
3.2.2、增大载面和配筋加固法
当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常采用增大构件载面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。这种方法是要梁底面或侧面加大尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和抗弯强度，从而提高桥梁的承载力。该法广泛用于梁桥及拱桥拱肋的加固。
3.2.3、锚喷混凝土加固法
借助高速喷射机械，将新混凝土混合料连续地喷射到已锚固好钢筋网受喷面上，凝结硬化而形成钢筋混凝土，从而增大桥梁的受力断面和补强钢筋，加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载作用。尤其适用于构件表面形状复杂的双曲拱桥等。
3.2.4、粘贴钢板（碳纤维布）加固法
当交通量增大，主梁出现承载力不足，或纵向主筋出现严重腐蚀的情况时，梁板桥的主梁出现严重的横向裂缝。采用粘结剂及锚栓，将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替增设的补强钢筋，达到提高梁的承载力的目的。
3.2.5、改变结构受力体系加固法
这种加固、改造方法是通过改变桥梁结构受力体系，达到提高桥梁承载能力的目的。如：在简支梁下增设支架或桥墩，或把简支梁与简支梁纵向加以连接，由简支梁变连续梁，或在梁下增设钢桁架等加劲或叠合梁等，以减小梁内应力，达到提高梁的承载力目的。改变结构体系的方法有多种，但往往都需要在桥下操作，或设置永久设施，因而减少桥下净空，或施工时会影响通航，所以必须考虑通航及桥梁排洪能力。
3.2.6、体外预应力加固法
对于钢筋混凝土或预应力混凝土梁或板，采用对受拉区施以体外预应力加固，可以抵消部分自重应力，起到卸载的作用，从而能较大幅度地提高梁的承载能力。
3.2.7、增设纵梁加固法
在墩台地基安全性能好，并具有足够承载能力的情况下，可采用增设承载力高和刚度大的新纵梁，新梁与旧梁相连接，共同受力。由于荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布，使原有梁中所受荷载得以减少，由此使加固后的桥梁承载能力和刚度得到提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或两侧时，则兼有加宽的作用。为保证新旧混凝土能够共同工作，必须注意做好新旧梁之间的横向连接。横向连接的方法如：企口铰接、键槽联接、焊接及钢板铰接等，使新增主梁与旧梁牢固联接，可提高主梁之间的横向连接刚度，有利于荷载的横向分布。
3.2.8、拱圈增设套拱加固法
当拱式桥梁的主拱圈为等截面的砖、石或混凝土等实体板拱时，且下部构造无病害，同时桥下净空与泄水面积容许部分缩小时，可在原主拱圈腹面下增设一层新拱圈，即紧贴原拱圈底面上，浇筑或锚喷混凝土新拱圈，外形上就像是在原拱圈下套做了一个新拱圈。
实践证明，采用适当的加固技术和拓宽措施，对恢复和提高旧危病桥的承载能力及通行能力，延长桥梁使用寿命以满足现代化交通运输的需要是可行的。但旧桥加固改造是一项繁杂和高风险的工程，应在正确检测评估桥梁的病害与使用功能的前提下，在充分研究病害原因与加固要求的基础上，结合具体情况通过计算慎重确定加固方案。
